Résistance de Kapitza

Qu’est-ce que la résistance thermique interfaciale ?

• La résistance thermique interfaciale est la mesure de la conductivité d'un seul matériau.
• La perte d’énergie thermique due à la conduction au sein d’un même matériau.

• L’accumulation de chaleur à la surface d’un matériau dû à une mauvaise conductivité thermique

• L’opposition au transfert de chaleur causée par la réflexion partielle des phonons à une interface entre deux matériaux

La résistance de Kapitza est spécifique à:

• Les interfaces solide-solide lorsque la différence de conductivité thermique est élevée.

  
  

• Observé entre un solide et un liquide, à basse température,

• Les interfaces liquide-liquide dans des systèmes cryogéniques

• Les interfaces gazeuses à très basse température.

Pourquoi un désaccord phononique augmente-t-il la résistance thermique interfaciale ?

• Les propriétés acoustiques incompatibles des matériaux réduisent la transmission des phonons à l’interface, augmentant ainsi la réflexion et la diffusion.

• Les phonons augmentent leur vitesse dans le matériau avec une conductivité thermique plus élevée, ce qui ralentit leur transfert.

• Les différences de température entre les matériaux réduisent le flux thermique en limitant la propagation des phonons.

• Les phonons changent de mode vibratoire, ce qui augmente le couplage thermique.

Quels facteurs influencent la résistance de Kapitza ?

• La rugosité de l’interface

• la vitesse des phonons

• la compatibilité acoustique

• la conductivité thermique des matériaux

Dans quel cas la résistance de Kapitza pose-t-elle le plus de problèmes ?

• Lors de la dissipation de chaleur entre des matériaux conducteurs dans des circuits électroniques.

• Lors du transfert thermique entre un solide et un gaz à température ambiante.

• Lors du refroidissement d’un système cryogénique impliquant un solide et de l’hélium liquide.

• Lors de l’utilisation de matériaux composites à haute température.

Quel matériau ou technologie peut réduire efficacement la résistance thermique interfaciale ?

• Les films de graphène, grâce à leur conductivité thermique élevée et leur compatibilité phononique.

• Les polymères conducteurs, car ils augmentent la rugosité à l’interface et favorisent la dissipation thermique.

• Les films de silice, car leur faible conductivité thermique compense le désaccord phononique.

• Les nanocristaux, car ils empêchent la diffusion des phonons à l’interface.